铸铁件中的碳当量会影响什么？

碳当量（Carbon Equivalent, CE）是铸铁中碳（C）和硅（Si）等元素的综合作用指标，用于评估铸铁的凝固特性、组织形成和力学性能。其计算公式通常为：
CE = %C + 0.3×%Si（适用于灰铸铁）
或 CE = %C + 0.33×%Si + 0.04×%P（更精确的通用公式）。

碳当量的高低直接影响铸铁的以下关键特性：

1. 碳当量对铸铁凝固过程的影响

• 高碳当量（CE > 4.3%）：

  • 促进石墨化，形成粗大石墨片（灰铸铁）或球状石墨（球墨铸铁）。

  • 降低液相线温度，流动性提高，但收缩倾向增大，易产生缩松。

• 低碳当量（CE < 3.8%）：

  • 抑制石墨化，增加白口倾向（形成渗碳体，硬度高但脆性大）。

  • 流动性变差，但凝固收缩减少，尺寸稳定性更好。

案例：某灰铸铁件因CE=4.5%导致缩孔，通过降低Si含量（CE调整至4.1%）后缺陷减少。

2. 碳当量与力学性能的关系

应用场景：

• 机床床身（高CE）：需良好的减震性和加工性，CE通常控制在4.0~4.3%。

• 汽车制动盘（低CE）：要求高强度耐磨性，CE控制在3.6~3.9%。

3. 碳当量对铸造工艺的影响

• 流动性：CE每提高0.1%，流动性约增加10%，适合薄壁件。

• 收缩缺陷：CE过高时，石墨膨胀不足以补偿金属收缩，需加大冒口或冷铁。

• 白口倾向：低碳当量铸铁需添加孕育剂（如FeSi）促进石墨化。

工艺调整示例：
某球墨铸铁件因CE=4.4%导致缩松，通过减少碳含量（CE降至4.0%）并增加冷铁，缺陷率从15%降至3%。

4. 碳当量的控制方法

1. 成分优化：

   • 灰铸铁：C=3.0~3.5%，Si=1.5~2.5%（CE≈3.8~4.3）。

   • 球墨铸铁：C=3.6~3.9%，Si=2.0~2.8%（CE≈4.3~4.7）。

2. 熔炼控制：

   • 避免炉料中废钢比例过高（会降低CE）。

   • 使用增碳剂（如石油焦）调整碳含量。

3. 后期处理：

   • 孕育处理（FeSi）细化石墨，抵消低碳当量的白口倾向。

5. 结论

碳当量是铸铁成分设计的核心参数，需根据铸件用途（强度/韧性需求）和工艺条件（壁厚/冷却速度）综合选择：

• 高CE：适合减震、易加工件（如箱体、底座）。

• 低CE：适合高强度耐磨件（如齿轮、轧辊）。
  通过精准控制CE（±0.1%），可显著提升铸铁件的合格率和性能一致性。